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挑战“达西定律”的探井人

作者:admin 发布时间:2024-08-22

  达西定律大青杨凯时k66娱乐登录大树菠萝大丝葵大水大信号分析大湾组大吴风草“达西定律”是法国工程师达西经过大量的试验研究,于1856年总结的渗流速度与水力坡度之间的相互关系定律凯时k66娱乐登录,因它相对准确地揭示水在土体中的渗透规律,100多年来被世界各国的水文地质工作者所遵行。

  但“达西定律”并非完美,作为一个实验定律,缺少理论根据,而且在实践中适用范围很小,水文地质工作者在实践中发现“达西定律”存在缺陷,在水文地质勘探过程中对所钻岩层富水性方面没有很好的判断方法,更没有定量的计算公式,对于缺水又地处基岩山区的伊春地区更是亟待解决的问题。在多年的地质工作实践中,伊春林业勘察设计院研究员级高级工程师赵文玉埋头钻研36载,终于攻克了过去一直没有解决的难题,开创性地研究出自己的理论《根据流体运动的能量变化建立的水文地质计算公式》,不但在理论上首创,还在伊春地区多年的打井实践中经历了考验,取得了越来越大的经济效益。赵文玉可称是挑战“达西定律”的人。应用这一探井找水的新方法、新理论,赵文玉为伊春地区打出成百上千眼优质井。

  1965年,赵文玉考取了长春地质学院地球化学专业,并于1970年怀着投身边疆,建设林区的一腔热血来到伊春地区莽莽林海之中,这一来就是数十载。

  地处小兴安岭腹地的伊春林区,深层地下水属于基岩裂隙水,找水难度很大。一支扁担、两只水桶是当时林区每户家庭的必备品,水资源缺乏成为困扰广大职工的一大难题,打井找水的任务越来越艰巨。

  年轻的赵文玉就是在这样特殊的困难时期投身于林区找水工作中的。就在他报到的第二天,赵文玉便把刚刚铺好的行李又卷了起来,跟着打井队奔赴翠峦林业局,第一次亲历了林区野外工作的艰辛。

  脚下的群山有多少矿产资源需要勘探,莽莽林海中有多少水源需要发掘。没有资料,赵文玉就在实践中一点一滴地积累;没有岩矿的分析检测设备,他就用肉眼和简易方法反复鉴别分析;没有办公桌,他就趴在岩石上写凯时k66娱乐登录,蹲在地上记;没有电灯,他就用煤油灯、手电筒照明。凭借着扎实的理论功底和越来越丰富的实践经验,赵文玉成了林业勘察设计院年轻的技术骨干。

  1975年9月,红星林业局跃进林场因为严重缺水连机车加水都受到了影响,生活用水更是十分困难。接到上级任务后,赵文玉随打井队紧急开赴跃进林场,寻找水源。当他们来到林场中惟一的一眼“大口井”附近时,正赶上每天早晨居民们排队打水。只见一个十来岁的小男孩,身上绑着绳子,大人慢慢地把孩子顺到井中,让小孩拿着水舀子将井中渗出的水舀到桶里,提拉上来再平均分水。每家每户分得的水少得可怜,看到这情景,赵文玉的心紧缩在一起,眼眶湿润了。人们看到为他们打井的技术人员来到时,兴奋得不得了,一位妇女连忙将刚刚分到的水舀出一瓢端到赵文玉面前。多么可亲的人啊凯时k66娱乐登录!赵文玉再也控制不住眼中的泪水,他坚定地向群众保证:一定尽快帮他们找到新的水源。

  在接受任务时,赵文玉的妻子已近临产,家里没有人照顾妻子,为了不影响打井任务,他只好让妻弟赶来把妻子接到了庆安县的岳母家,全身心地投入到紧张的物探找水工作中。白天,他与同事们正常上山物探,夜间再对电测曲线进行解释和分析,早晨天蒙蒙亮就出去查看地形地貌和地层结构,晚上吃过晚饭还要再到现场考虑勘探线的方向。经过几天的地质调查和电法勘探,终于决定把井位定在电阴率数值较低处。井位确定后,他焦急地盼望着尽快打出好井好水,每天不离地守在钻井旁。用急得沙哑了的嗓子在现场指挥技术工作。当清洌甘甜的水喷涌而出时,跃进林场的人们欢呼雀跃,赵文玉的脸上露出了欣慰的笑。

  1986年,赵文玉接到对拟建的浩良河水泥厂进行工程地质水文地质勘察任务,由于时间紧任务重,赵文玉一连半个多月没脱衣服睡觉。白天与同志一起奋战在钻探现场,晚上灯下整理资料、绘制图件、计算参数。在浩良河9公里处进行的工程地质钻探时,由于上部有一层较大的漂砾(即砾径可达20-30厘米个别可达50厘米的圆石),钻进非常困难,需要3-4个小时才能穿透此层。如此下去,根本不能按时提交工程地质勘察报告,这样就会影响整个项目的申报。经赵文玉与机长朱强商量,决定由赵文玉带领工人按孔位挖清漂砾,漂砾清挖后再往下进行钻探,这样大大提高了勘探进度,由过去两天钻不了一个孔提高到一天可钻两孔。有一天,设计院领导陪同市政府秘书长现场检查工作时,见到赵文玉正光着膀子,穿着大短裤在1.6米深的探坑里托举着20多公斤重的石头时,十分感动,特意叮嘱食堂晚上给机台工作人员多添两个菜。正是由于赵文玉等人不辞辛苦积极想办法,才使勘察任务及时完成,保证了浩良河水泥厂项目的及时申报。

  1989年,赵文玉通过对过去多个水文地质勘察项目进行水量计算分析时,他发现贯穿整个水文地质手册的都是由外国人定名的“达西定律”、“裘布依理论公式”和“泰斯方程”,这些水文地质计算公式不仅存在着严重的理论缺陷,而且在生产实践中也很不适用,特别对所钻岩层富水性方面,既没有很好的判断方法,也没有定量的计算公式。潜水井最大涌水量问题,也是多少年来没有得到解决或没有得到很好解决的问题,这对于地处基石山区的伊春更是需要尽快解决的问题。

  面对难题,赵文玉决心在实践中开创新的方法,寻求新的理论。1984年冬,在上甘岭山峰林场钻井时,一个大胆尝试使赵文玉开创了一个在实践中通过注水渗入法判断孔涌水量新方法。

  山峰林场严重缺水,每户居民每天仅分一桶水,由于水质不好和水量不足,严重影响了采伐任务和林场职工的生活。1984年11月7日,设计院领导根据上级意见要求地质队组织优秀的队员到上甘岭山峰林场打井。当时赵文玉被委任为此次打井会战的技术负责人,即负责确定井位,地质编录,成井工艺,抽水试验等。

  事隔20多年,回想起当年到达山峰林场时的一幕赵文玉还历历在目。冬季山峰林场的职工要到几十里外的河里去拉水,回来时,运水车几乎成了“冰车”,运水的职工也几乎成了“冰人”,身上一动“哗哗”直响。赵文玉的心里难以平静,林区建设几十年了凯时k66娱乐登录,林业工人们付出了多少汗水和辛劳,现在连吃水问题都没有解决,这是水文地质工作者的愧疚啊!

  山峰林场,属花岗岩地区,找水难度很大。为了摸清这里的地质情况,赵文玉贪黑起早、趴冰卧雪进行地质调查,观测岩石露头,后来终于在林场的北侧,在拖拉机推过的运材路上勘测出有两岩脉穿插而过,这是花岗岩地区找水的一个极好的现象,经过物探工作很快确定了井位,并将井深度定为100米。

  设计深度为100米,可当打到80米时,钻头折断在井里,是继续往深钻、还是成井?人们拿不定主意,如果方法不得当,就会产生废井,造成数万元的经济损失。一直在钻井旁细致观察的赵文玉根据岩心所钻情况,通过注水实验判断,认为已经打到了较好的含水裂隙带,所以决定成井。钻井队连夜成井,果然抽出了源源不断的清泉。水越抽越旺,早晨当林场的职工群众得知打井出水的消息后,个个奔走相告,有的干脆就提着桶装水,灌满清水拎回家去。

  山峰林场打井实践中,赵文玉在注水和抽水过程中第一次应用了有关流体运动能量变化理论,此次应用的成功凯时k66娱乐登录,坚定了他研究新理论新公式的信心。为了争取更多的时间,在公出的列车上,在住宿的旅店里,特别是较大的节假日期间,更是他学习的最好时间。赵文玉曾用一句话来鞭策自己“人人都有节假日,文玉不能半日闲”。

  1987年春节,大年初一,院长率院领导慰问,赵文玉家住在老四中山下的板夹泥房,夏季四处漏雨,冬季八面透风。当院领导推开房门时,身披大衣,头戴棉帽,埋头做着水文地质计算的赵文玉没有觉察到家中来人了,依然认真地工作着。院领导没有想到在别人举家欢庆佳节的时候,赵文玉还在埋头研究他心爱的地质工作,几位院领导被眼前的情景和赵文玉的刻苦精神感动了。

  几经努力,几经拼搏,经过十几年寒去暑来的不断探索,直至2004年正月初九,赵文玉终于完成了他的研究成果《根据流体运动的能量变化建立的水文地质计算公式》。当他对研究成果得出最后结论,在研究报告写完最后一行的时候,赵文玉心潮起伏,思绪万千。十几年白天黑夜地苦苦追求的辛苦在这一刻都化成了甘甜,多少年奋斗变成了欢乐,让赵文玉备觉欣慰和振奋的是他的研究成果在理论计算上有了重大创新,在应用方法上有了明显突破。

  2004年中科院院士,我国最著名的水文地质专家陈梦熊院士对此项研究成果的评价是:“根据注水取得的水头差与注水量推算井孔涌水量,简易适用,计算方法有创新。”2005年8月,吉林大学环境与资源学院博士生导师曹剑峰和林绍志教授对该成果的鉴定意见是“公式正确、可靠,尤其是在潜水井最大涌水量计算及考虑水跃值的作用方面,属研究者首次提出,是研究成果的两个突出创新点,新的理论公式为国内首创,丰富了单井水力学的理论。该公式所创的经济效益可观,仅在伊春便节省资金百万元,若推广至全国,节省资金是以亿元为单位。